说到电力电缆，相信大家都熟悉，我们在日常生活中经常可以看到并使用它们。


电力电缆作为传输电能的重要载体，广泛应用于城市地下电网、过江海水下输电线等。随着城市化进程加快以及海上风电等可再生资源的开发，电力电缆的应用规模不断增加。目前，高压电缆主绝缘材料主要采用一种名为交联聚乙烯热的固性物质，最高工作温度仅达到90℃，限制了电缆的输送容量，且电缆退役后产生的固体废弃物难以回收，造成污染环境和资源浪费。


为加快电力装备绿色低碳创新发展，南方电网公司将目光投向环保型绝缘材料，联合南方电网公司科学研究院、清华大学中石化（北京）化工研究院有限公司等单位，采用链调控及接枝改性方法，改变聚丙烯分子链结构，获得综合性能优良的抗水树聚丙烯绝缘材料，并借此研制出具有低生产能耗、高运行温度、可回收利用等特性的环保型绝缘高压电缆。





今年3月份，国内首条10千伏抗水树聚丙烯环保电缆成功投运。据了解，此次投运的电缆位于东莞220千伏培厚变电站成田二线泗沙支线，总长约200米，较之于传统绝缘材料的电缆，具有高兼容度、低生产能耗、可回收利用等众多优越性能，能够有效减少二氧化碳排放。


传统的交联聚乙烯电缆绝缘材料


交联聚乙烯绝缘是聚乙烯在高能射线或交联剂的作用下，使其大分子之间生成交联，可提高其耐热等性能。采用交联聚乙烯作绝缘的电缆，其长期工作温度可提高到90℃，能承受的瞬时短路温度可达170-250℃。


交联聚乙烯经常被用作火箭、导 弹、电机、变压器等所需要的耐高压、高周波、耐热的绝缘材料和电线电缆包覆物、制造热收缩管、热收缩膜、各种耐热管材、泡沫塑料、耐腐蚀的化学设备衬里、部件及容器，制造阻燃建材等。目前用量最大的领域主要是电线电缆、管材和泡沫塑料等。


以交联聚乙烯作为绝缘的电缆的耐热性比聚氯乙烯高，同时，绝缘电阻也高，介质损耗角正切小，基本上不随温度的变化而变化；有良好的耐磨性和耐环境应力开裂。交联聚乙烯一旦发生电缆燃烧产生的是二氧化碳和水，而PVC电缆燃烧时产生的是氯化氢有害气体；此外，交联聚乙烯的密度比PVC小40%左右，可以明显减轻架空线的质量。然而，这种材料不能回收使用、不易降解，也不利于降低碳排放。



创新接枝聚丙烯电缆通电技术


目前，电力行业广泛采用传统的交联聚乙烯绝缘材料作为电缆材料，介于这种材料固有的缺点，为了解决这一问题，南方电网公司自主研发，将电缆改用接枝改性聚丙烯绝缘材料，与传统电缆相比，具有低生产能耗、高运行温度、可回收循环利用、抗水树能力强等优点，具备低碳环保和技术经济优势。


“我们在聚丙烯主链上引入带有官能团的支链或分子，从分子层面对聚丙烯分子链进行化学优化。”广东电网公司电力科学研究院输电所专家余欣说，“通过优选接枝基团和参数，能够显著提高聚丙烯材料的电气性能和热稳定性，并有效改善材料的机械性能，从而满足电力电缆对绝缘材料的要求。”去年9月29日，在杭州市萧山区浦南村，由清华大学和国网杭州市萧山区供电公司合作开展的新型电缆试点项目正式通电。这是全球首条接枝聚丙烯电缆，标志着电力电缆系统迈上低碳环保的新阶段。





据悉，此次挂网的新型电缆绝缘材料采用了国际先进的水相聚丙烯接枝改性技术，与传统交联聚乙烯绝缘电缆相比，其绝缘性、耐热性更高，输送容量更大，运行寿命更长，保证了电缆长期运行的高稳定性。同时，由于生产过程完全取消了交联及脱气工艺，不仅实现电缆材料的回收利用，也降低了生产周期和回收处理成本，使得该电缆的全寿命周期碳排放大幅减少。



当天，伴随着最后负荷割接工作顺利完成，940米长的10千伏新型电缆顺利通电，输电容量超过7200千瓦，将为浦南村未来社区提供可靠电能保障。“本次试点应用将为高压电缆材料的技术突破提供经验，也为新型电缆在全国应用推广奠定基础。”工作人员罗海锋介绍。


“为增加试点应用的有效性，我们在电缆两侧连接的开关站间隔柜内安装了内嵌式在线测温装置，便于检测新型聚丙烯电缆运行状态下的发热情况。”工作人员周晶辉说。通过在线测温装置的实时数据报送，工作人员可及时对电缆运行数据进行分析，为评估接枝聚丙烯电缆的长期运行性能与落地应用价值提供重要依据。


国内首条35千伏接枝聚丙烯电力电缆于平陆运河建设


今年2月，南方电网公司成功投运了10千伏聚丙烯环保电缆，此次35千伏接枝聚丙烯环保电缆先后应用于广东、广西两地项目，进一步验证了接枝聚丙烯电缆技术可靠性。余欣介绍，新型电缆及附件设备采用保护管埋地方式，敷设在粤北山区，需长期经受暴雨浸泡等恶劣自然环境的考验，这将充分验证其长期运行的可靠性。“我们将继续推广接枝聚丙烯绝缘电力电缆的运用，为新型电缆技术提升以及应用实践提供更多的参考。”广西电网公司钦州供电局领军一级技术专家邹宇说。



同时平陆运河是新中国成立以来的第一条江海联通运河，在高质量共建“一带一路”、新时代推进西部大开发形成新格局、高水平共建西部陆海新通道等国家大局和新时代中国特色社会 主义壮美广西建设全局中具有重要地位。该电缆在有着广西世纪工程之誉的“平陆运河”沿线电网建设的投入使用将有效提高运河沿线电网综合承载能力以及电缆建设运维水平，为运河经济带高负荷电力输送提供了有力支撑，为电缆管网绿色转型提供了技术支持，将更好满足新型电力系统建设的需要。


“未来，我们局乃至可能整个南方电网公司将进一步推广接枝聚丙烯绝缘电力电缆的运用，通过电网建设的绿色转型助力碳达峰碳中和，推动城市生态文明建设，同时也为新型电缆技术提升以及应用实践提供更多的参考。”广西电网公司钦州供电局领军一级技术专家邹宇介绍道。下一步，南方电网公司将持续攻关更高电压等级环保电缆的研究和应用，运用科技之力加速电力设备的绿色低碳创新发展。


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